第56講波動(dòng)光學(xué)光的偏振第56講波動(dòng)光學(xué)光的偏振內(nèi)容(編輯修改稿)
2025-07-26 16:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振動(dòng)為主的部分偏振光。二、 Brewster定律1．內(nèi)容：反射光的偏振化程度與入射角有關(guān)，若光從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，當(dāng)入射角滿(mǎn)足n1n2i0g 時(shí)，反射光中就只有垂直于入射面的光振動(dòng)，而沒(méi)有平行于入射面的光振動(dòng)，這時(shí)反射光為線(xiàn)偏振光，而折射光仍為部分偏振光。這就是Brewster定律，是Brewster與1812年發(fā)現(xiàn)的。其中i0叫做起偏角（Polarizing Angle）或Brewster角。這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的菲涅耳公式解釋。2．說(shuō)明：1）當(dāng)入射角是Brewster角時(shí)，折射光與入射光垂直。由折射定律： n1sini0=n2sinγ0 Brewster定律： tg i0= n2 /n1即： n1sini0=n2cosi0相比較： cosi0= sinγ0故 i0= sinγ0=π/22）理論實(shí)驗(yàn)表明：%，而約占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。3）反射光能量較弱，透射光較強(qiáng)。為了獲得一束強(qiáng)度較高的偏振光，可以使自然光通過(guò)一系列玻璃片重疊在一起的玻璃堆，并使入射角為起偏角，則透射光近似地為線(xiàn)偏振光。三、使用反射和折射的方法獲得偏振光反射——Brewster角入射折射——玻璃堆反射光能量較弱，透射光較強(qiáng)。為了獲得一束強(qiáng)度較高的偏振光，可以使自然光通過(guò)一系列玻璃片重疊在一起的玻璃堆，并使入射角為起偏角，則透射光近似地為線(xiàn)偏振光。理論實(shí)驗(yàn)表明：%，而約占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。為了增大反射光的強(qiáng)度和折射光的偏振化程度，可以用一些相互平行的、由相同玻璃片組成的玻璃片堆。如下圖所示，當(dāng)自然光以布儒斯特角入射這一片堆時(shí)，除反射光為偏振光外，多次折射后的折射光的偏振化程度將越來(lái)越高，最后也變?yōu)槠窆猓瓷浜驼凵淦窆獾恼駝?dòng)面相互垂直。，如圖：在玻璃片下表面處的反射，所以反射光仍是垂直于入射面振動(dòng)的偏振光。例題：已知某材料在空氣中的布儒斯特角 ip=580， 求它的折射率？若將它放在水中（水的折射率為 ），求布儒斯特角？該材料對(duì)水的相對(duì) 折射率是多少？解：設(shè)該材料的折射率為 n ，空氣的折射率為1放在水中，則對(duì)應(yīng)有所以：。167。17－14 雙折射Birefringence一、 雙折射現(xiàn)象：1．什么是雙折射現(xiàn)象？一束自然光射向石英、方解石等各向異性介質(zhì)時(shí)，其折射光有兩束，這種現(xiàn)象稱(chēng)為雙折射現(xiàn)象。利用一些天然晶體如方解石、石英的各向異性，當(dāng)自然光沿任意方向入射到晶體表面上，將在晶體內(nèi)沿兩個(gè)不同方向產(chǎn)生兩束折射光，這就是晶體的雙折射現(xiàn)象。2．尋常光與非常光：尋常光線(xiàn)（ordinary light，o光）——遵守折射定律，折射光線(xiàn)總在入射面內(nèi)；非常光線(xiàn)（extraordinary light，e 光）——不遵守折射定律，折射光線(xiàn)不一定在入射面內(nèi)。3．晶體的光軸（optical axis）：產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象的原因是由于o光和e光在晶體內(nèi)有不同的傳播速度。o光——在晶體中各個(gè)方向傳播速度相同e 光——在晶體中各個(gè)方向傳播速度不同光軸——某些晶體內(nèi)有一個(gè)確定的方向，在這個(gè)方向上，o光和e光的傳播速度相同，這個(gè)方向稱(chēng)為晶體的光軸。，而不是某一固定直線(xiàn)： 單軸晶體：只有一個(gè)光軸，如方解石、石英雙軸晶體：有兩個(gè)光軸，如云母、硫磺 4．晶體的主截面（Principal section of crystal）：由光軸和晶體表面的法線(xiàn)所組成的平面，稱(chēng)為晶體主截面。例如，方解石的主截面是一平行四邊形。5．光的主平面：由光軸和晶體內(nèi)已知光線(xiàn)組成的平面，稱(chēng)為該光線(xiàn)的主平面。o光和e光有各自的主平面。實(shí)驗(yàn)證明，o光和e光都是線(xiàn)偏振光，但是光矢量的振動(dòng)方向不同，o光的振動(dòng)方向垂直于自己的主平面，e光的振動(dòng)方向平行于自己的主平面。當(dāng)入射光的入射面與晶體的主截面重合時(shí)，o光和e光都在入射面內(nèi)且振動(dòng)方向互相垂直。在一般情況下。o光和e光的振動(dòng)方向并不完全垂直，而是有一個(gè)不大的夾角，且e光不在入射面內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，o光主平面和e光主平面不一定重合。若光軸在入射面內(nèi)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，o光、e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動(dòng)方向相互垂直。若沿光軸方向入射，o光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而無(wú)雙折射現(xiàn)象。6．說(shuō)明：1）可以引入尋常光線(xiàn)和非常光線(xiàn)的折射率與，根據(jù)與的大小，晶體又可以分為： 正晶體： ，例如石英 負(fù)晶體： ，例如方解石2）可以用惠更斯原理和作圖法求得雙折射現(xiàn)象的o光和e光。3）所謂o光和e光，只是相當(dāng)于晶體而言的，在光線(xiàn)透出晶體后，它們只是振動(dòng)方向不同的線(xiàn)偏振光，這時(shí)就無(wú)所謂o光和e光。不過(guò)，為表述簡(jiǎn)便，常把o光從晶體中射出的偏振光仍稱(chēng)為o光，把e光從晶體中射出后仍稱(chēng)為光。二、 Nicol棱鏡（Nicol Prism）尼科耳棱鏡是利用光的全反射原理與晶體的雙折射現(xiàn)象制成的一種偏振儀器。1．引入：天然方解石厚度有限，不可能把o光和e光分得很開(kāi)。 Nicol棱鏡是
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